寧國市礦山地質災害形成原因及治理措施設計方案

陳 銳

（華東冶金地質勘查研究院，安徽 合肥 230088）

1 工程概況

本文就該泥石流特征、參數計算及治理設計等內容進行介紹。該泥石流為坡谷型泥石流（圖1），在大暴雨或特大暴雨的激發下形成滑坡，為泥石流提供了豐富的物源基礎，滑坡體啟動后立即轉化為泥石流繼續向下流動，強烈地沖刷坡面，在山坡上留下長條狀的侵蝕凹槽，最后泥砂停積在斜坡腳，形成倒石堆狀的堆積體。

圖1 泥石流形態圖

2 泥石流的形成條件分析

泥石流的形成必須同時具備三個基本條件：物源條件、地形條件和水源條件。①物源條件：本次泥石流的物源來源于坡谷中的殘坡積物及滑坡形成的堆積物。②水源條件：由于區內降雨充沛，并且具有降雨集中、雨量大的特點，給泥石流的激發提供了動力條件。

3 工程設計方案

3.1 生物工程

在植被破壞區域加強種植林木，固土保坡。植被選用根系發達，適宜生長的皖南地區本土植物：黃山楠。

3.2 泥石流物源區-擋土墻

為了防止再次滑坡為泥石流形成新的物源，對泥石流物源區上部采用抗滑擋土墻進行穩定，并加裝一排錨桿。

擋土墻穩定性驗算：

土壓力計算。作用在墻背上的主動土壓力，可按庫倫理論計算，計算公式如下：

式中Pa-主動土壓力（kN/m）；Ka-主動土壓力系數，無量綱；H-墻高（m）；γ-土體容重（KN/m3）；β-墻頂土坡坡度（°）；δ-土與墻背間的摩擦角（°）；ε-墻背與鉛垂向夾角（°）；φ-土的內摩擦角（°）。

計算得出Pa=99.086（kN/m）；Ka=0.45369

3.3 流通區與堆積區連接處-混凝土攔擋壩

攔擋壩主要作用是攔截泥石流固體物質或固定其物源，不讓固體物源進入洪水中形成泥石流。

3.3.1 停積能力計算

Vs=K·A·La

Vs-攔擋壩庫容量（m3）；K-泥石流回淤系數，取0.4；A-壩址處溝道橫斷面積；La-回淤長度。

I0=0.5I

式中：I0—泥石流谷坊堤回淤坡度，‰；I—泥石流溝原溝床天然坡度，‰。

表1 攔擋壩停積能力計算表

通過堤的回淤庫容計算，庫容為851m3，大于30年一遇規模的泥石流一次固體物質沖出量，因此該攔擋壩可有效攔截溝道內的泥石流松散固體物質，為泥石流防治發揮積極的作用。

3.3.2 抗滑移和抗傾覆穩定性驗算

壩體抗滑穩定系數按下式計算：

式中:Kc—抗滑穩定性系數；ΣN—垂直方向作用力的總和；ΣP—水平方向作用力的總和；f—壩體與基礎的摩擦力系數，取0.5。

壩體傾覆穩定系數按下式計算：

式中Kc—抗傾覆穩定性系數；ΣMN—抗傾覆力矩的總和；ΣMP—傾覆力矩的總和。

表2 攔擋壩驗算成果匯總表

3.3.3 基底應力及偏心驗算

作用于基底的合力的偏心矩e為：

式中：Zn——作用于基底的合力的法向分力N對O點的力臂；

地基承載力應滿足下式：

式中：σmax—最大地基應力，Kpa；σmin—最小地基應力，Kpa；B—斷面寬度，m；[σ]—地基容許承載力，Kpa；

抗傾覆、抗滑移穩定性結果均符合要求。地基土為泥質灰巖，地基承載力特征值為400KPa～500KPa，由計算結果統計表可見，最小地基應力均大于0，最大地基應力部分小允許地基承載力，能滿足設計地基承載力要求，無需進行局部地基處理。

3.4 外圍設置截水溝

截水溝的排水能力校核計算：由排水渠道的幾何條件，《灌溉與排水工程設計規范》GB50288-99，徑流量可由以下經驗公式獲得：

式中，Qc1-截水溝過水流量（m3/s）；A-過水面積（m2）。

計算得到按截水溝的幾何條件的徑流量Qc1=13.24m3/s；當地30年一遇的暴雨條件下的地表匯水徑流量Qc1=11.432m3/s，由于Qc1＞Qc，證明截水溝滿足30年一遇的暴雨排水要求，且留有一定的安全儲備。

4 結語

（1）對該礦山內泥石流溝的治理建議固表土、擋物源及截排水相結合的治理方案，此方案有利于泥石流治理工程長期有效運行，能在工程有效期內發揮應有作用。

（2）泥石流是在時間和空間的不確定性導致目前還沒有一種成熟的理論計算和設計準則，本文采用的參數計算方法多為經驗性的總結和類比。